具有可拆卸附件的坐標(biāo)測(cè)量的制造方法
【專(zhuān)利摘要】提供了一種用于測(cè)量對(duì)象在空間中的坐標(biāo)的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。AACMM包括基部和具有對(duì)置的第一端和第二端的臂部。該臂部包括多個(gè)連接的臂段，各臂段分別包括用于產(chǎn)生位置信號(hào)的至少一個(gè)位置檢測(cè)器。電子電路從至少一個(gè)位置檢測(cè)器接收位置信號(hào)并且提供與測(cè)量設(shè)備的位置對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。非接觸式測(cè)量設(shè)備耦接至第一端，該設(shè)備具有電磁輻射發(fā)射器并且該設(shè)備被配置成至少部分基于空氣中的光速來(lái)確定距對(duì)象的距離。處理器被配置成響應(yīng)于接收位置信號(hào)以及距對(duì)象的距離來(lái)確定對(duì)象上的點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有可拆卸附件的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)
【背景技術(shù)】
[0001]本公開(kāi)內(nèi)容涉及坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，以及更具體地，涉及在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的探針端上具有連接器的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，該連接器允許將使用非接觸式三維測(cè)量的飛行渡越時(shí)間的附件設(shè)備連接到坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
[0002]便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(AACMM,articulated arm coordinate measuringmachine)在部件的制造或生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。在部件的制造或生產(chǎn)中需要在部件的制造或生產(chǎn)(例如，機(jī)械加工)的不同階段期間快速并且準(zhǔn)確地驗(yàn)證部件的尺寸。便攜式AACMM相對(duì)于已知的靜止或固定的、高成本的并且較難使用的測(cè)量設(shè)施表現(xiàn)出重大改進(jìn)，尤其在對(duì)相對(duì)復(fù)雜部件進(jìn)行尺寸測(cè)量的所需的時(shí)間方面表現(xiàn)出重大改進(jìn)。通常，便攜式AACMM的用戶(hù)簡(jiǎn)單地沿著待測(cè)部件或?qū)ο蟮谋砻嬉龑?dǎo)探針。然后，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并且將其提供給用戶(hù)。在一些情況下，數(shù)據(jù)以視覺(jué)形式提供給用戶(hù)，例如，在計(jì)算機(jī)屏幕上以三維(3D)形式提供給用戶(hù)。在其他情況下，數(shù)據(jù)以數(shù)字形式提供給用戶(hù)，例如，當(dāng)測(cè)量孔的直徑時(shí)，文本“直徑=1.0034”顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。
[0003]在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利N0.5，402，582 ( ‘582)中公開(kāi)了現(xiàn)有技術(shù)中的便攜式關(guān)節(jié)臂CMM的示例?！?82專(zhuān)利公開(kāi)了一種包括一端上具有支承基部并且另一端上具有測(cè)量探針的手動(dòng)操作的關(guān)節(jié)臂CMM的3D測(cè)量系統(tǒng)。共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利N0.5，611，147( ‘147)公開(kāi)了類(lèi)似的關(guān)節(jié)臂CMM。在‘147專(zhuān)利中，關(guān)節(jié)臂CMM包括多個(gè)特征，該特征包括在探針端處的附加的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)，從而給臂提供2-2-2或2-2-3的軸線(xiàn)配置(后一種情況為七個(gè)軸線(xiàn)臂)。
[0004]還可以采用非接觸技術(shù)來(lái)測(cè)量三維表面。一種類(lèi)型的非接觸式設(shè)備——有時(shí)稱(chēng)為激光線(xiàn)性探針——在一個(gè)點(diǎn)上或者沿一條線(xiàn)發(fā)出激光。例如，諸如電荷耦合設(shè)備(CCD)等成像設(shè)備被定位成與激光器相鄰以捕獲來(lái)自表面的反射光的圖像。被測(cè)對(duì)象的表面引起漫反射。傳感器上的圖像隨著傳感器與表面之間的距離變化而變化。通過(guò)已知成像傳感器與激光器之間的關(guān)系以及傳感器上的激光圖像的位置，可以使用三角測(cè)量方法來(lái)測(cè)量表面上的點(diǎn)。
[0005]盡管現(xiàn)有的CMM適于其預(yù)期目的，但是需要一種具有本發(fā)明實(shí)施方式的某些特征的便攜式AACMM。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于測(cè)量對(duì)象在空間中的坐標(biāo)的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(AACMM)。該ACCMM包括基部和具有對(duì)置的第一端和第二端的可手動(dòng)定位的臂部。該臂部旋轉(zhuǎn)地耦接至基部，該臂部包括多個(gè)連接的臂段，每個(gè)臂段包括用于產(chǎn)生位置信號(hào)的至少一個(gè)位置檢測(cè)器(transducer)。電子電路被配置成從至少一個(gè)位置檢測(cè)器接收位置信號(hào)。探針端耦接至第一端。非接觸式三維測(cè)量設(shè)備耦接至探針端。該非接觸式三維測(cè)量設(shè)備具有電磁輻射發(fā)射器，該非接觸式三維測(cè)量設(shè)備被配置成至少部分基于空氣中的光速來(lái)確定距對(duì)象的距離。處理器電耦接至電子電路，該處理器被配置成響應(yīng)于從電子電路接收位置信號(hào)以及響應(yīng)于從非接觸式三維測(cè)量設(shè)備接收距對(duì)象的距離來(lái)確定對(duì)象上的點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種對(duì)用于測(cè)量對(duì)象在空間中的三維坐標(biāo)的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行操作的方法。該方法包括設(shè)置具有對(duì)置的第一端和第二端的可手動(dòng)定位的臂部的步驟，該臂部包括多個(gè)連接的臂段，每個(gè)臂段包括用于產(chǎn)生位置信號(hào)的至少一個(gè)位置檢測(cè)器。電子電路從檢測(cè)器接收位置信號(hào)。非接觸式三維測(cè)量設(shè)備設(shè)置有電耦接至電子電路的控制器，三維測(cè)量設(shè)備具有電磁輻射發(fā)射器和傳感器。電磁輻射從三維測(cè)量設(shè)備發(fā)射到對(duì)象上。使用傳感器接收被反射的電磁輻射。根據(jù)由傳感器接收的被反射的電磁輻射來(lái)確定距對(duì)象的距離，其中該距離至少部分基于空氣中的光速以及基于電磁輻射從電磁輻射發(fā)射器行進(jìn)至對(duì)象并且返回至傳感器的時(shí)間。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供了另一種用于測(cè)量對(duì)象在空間中的三維坐標(biāo)的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(AACMM)。該AACMM包括基部和具有對(duì)置的第一端和第二端的可手動(dòng)定位的臂部。該臂部旋轉(zhuǎn)地耦接至基部，該臂部包括多個(gè)連接的臂段，每個(gè)臂段包括用于產(chǎn)生位置信號(hào)的至少一個(gè)位置檢測(cè)器。設(shè)置有從至少一個(gè)位置檢測(cè)器接收位置信號(hào)的電子電路。探針端布置在測(cè)量設(shè)備與第一端之間，探針端在一側(cè)上具有接口。非接觸式三維測(cè)量設(shè)備可拆卸地耦接至接口，非接觸式三維測(cè)量設(shè)備具有光源和光學(xué)接收器。非接觸式三維測(cè)量設(shè)備被配置成至少部分基于空氣中的光速以及基于來(lái)自光源的光從光源行進(jìn)至對(duì)象并且返回至光學(xué)接收器的時(shí)間來(lái)確定距對(duì)象上的點(diǎn)的距離。處理器電耦接至電子電路，該處理器被配置成至少部分基于從檢測(cè)器接收的位置信號(hào)以及基于所確定的距離來(lái)確定對(duì)象上的點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]現(xiàn)在參照附圖，示出了不應(yīng)理解為是限制關(guān)于本公開(kāi)內(nèi)容的整個(gè)范圍的示例性實(shí)施方式，并且其中在一些附圖中相同的元件采用相同的附圖標(biāo)記:
[0010]圖1包括圖1A和圖1B，是具有本發(fā)明各個(gè)方面的實(shí)施方式的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(AACMM)的立體圖；
[0011]圖2包括連接在一起的圖2A至圖2D，是根據(jù)實(shí)施方式的用作為圖1中的AACMM的一部分的電子裝置的框圖；
[0012]圖3包括連接在一起的圖3A和圖3B，是描述了根據(jù)實(shí)施方式的圖2中的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的詳細(xì)特征的框圖；
[0013]圖4是圖1中的AACMM的探針端的等軸視圖；
[0014]圖5是稱(chēng)接有手柄的圖4中的探針端的側(cè)視圖；
[0015]圖6是附接有手柄的圖4中的探針端的側(cè)視圖；
[0016]圖7是圖6中的探針端的接口部的放大的局部側(cè)視圖；
[0017]圖8是圖5中的探針端的接口部的另一放大的局部側(cè)視圖；
[0018]圖9是圖4中的手柄的剖面的局部等軸視圖；
[0019]圖10是附接有非接觸式測(cè)距設(shè)備的圖1中的AACMM的探針端的等軸視圖；
[0020]圖11是圖10中的設(shè)備為干涉儀系統(tǒng)的實(shí)施方式的示意圖；
[0021]圖12是圖10中的設(shè)備為絕對(duì)測(cè)距系統(tǒng)的實(shí)施方式的示意圖；[0022]圖13是圖10中的設(shè)備為聚焦類(lèi)測(cè)距儀的實(shí)施方式的示意圖；以及
[0023]圖14是圖10中的設(shè)備為對(duì)比度聚焦型測(cè)距儀的實(shí)施方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(“AACMM”)用在多種應(yīng)用中以獲得對(duì)象的測(cè)量結(jié)果。本發(fā)明的實(shí)施方式提供以下優(yōu)點(diǎn):使操作者能夠容易并且快速地將附件設(shè)備耦接至AACMM的探針端，該AACMM使用結(jié)構(gòu)化光來(lái)提供對(duì)三維對(duì)象的非接觸式測(cè)量。本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了以下優(yōu)點(diǎn):提供通信數(shù)據(jù)，該通信數(shù)據(jù)表示由附件所測(cè)量的距對(duì)象的距離。本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了以下優(yōu)點(diǎn):給可拆卸的附件提供功率和數(shù)據(jù)通信，而無(wú)需外部的連接或布線(xiàn)。
[0025]圖1A和圖1B立體地示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的AACMM100，關(guān)節(jié)臂是一種坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。如圖1A和圖1B所示，示例性AACMM100可以包括具有探針端401(圖4)的六個(gè)或七個(gè)軸線(xiàn)關(guān)節(jié)測(cè)量設(shè)備，該探針端包括耦接至AACMM100的臂部104的一端的測(cè)量探針殼體102。臂部104包括通過(guò)第一軸承筒組110 (例如，兩個(gè)軸承筒)耦接至第二臂段108的第一臂段106。第二軸承筒組112(例如，兩個(gè)軸承筒)將第二臂段108耦接至測(cè)量探針殼體102。第三軸承筒組114 (例如，三個(gè)軸承筒)將第一臂段106耦接至位于AACMM100的臂部104的另一端的基部116。軸承筒組110、軸承筒組112、軸承筒組114中的每個(gè)軸承筒組提供用于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的多個(gè)軸線(xiàn)。同樣地，探針端401可以包括測(cè)量探針殼體102，測(cè)量探針殼體102包括針對(duì)AACMM100的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的柱(shaft)(例如，包括編碼器系統(tǒng)的套筒，該編碼器系統(tǒng)確定測(cè)量設(shè)備的運(yùn)動(dòng)，諸如確定探針118在AACMM100的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)中的運(yùn)動(dòng))。在本實(shí)施方式中，探針端401可以關(guān)于延伸穿過(guò)測(cè)量探針殼體102的中心的軸線(xiàn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在AACMM100的使用中，通常將基部116固定到工作面上。
[0026]在每個(gè)軸承筒組110、軸承筒組112、軸承筒組114中的每個(gè)軸承筒通常包括編碼器系統(tǒng)(例如，光學(xué)角編碼器系統(tǒng))。編碼器系統(tǒng)(即檢測(cè)器)提供各個(gè)臂段106、臂段108和對(duì)應(yīng)的軸承筒組110、軸承筒組112、軸承筒組114的位置的指示，其一起提供探針118相對(duì)于基部116的位置的指示(并且因此提供由AACMM100測(cè)量的對(duì)象在特定參照系中，例如局部的或整體的參照系中的位置)。臂段106、臂段108可以由合適的剛性材料制成，例如該剛性材料諸如但不限于碳復(fù)合材料。具有六個(gè)或七個(gè)軸線(xiàn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)(即自由度)的便攜式AACMM100提供以下優(yōu)點(diǎn):使操作者能夠?qū)⑻结?18放置在關(guān)于基部116的360°區(qū)域內(nèi)的理想位置處，同時(shí)提供可以由操作者容易地操縱的臂部104。然而，應(yīng)理解，具有兩個(gè)臂段106、臂段108的臂部104的示例圖是用于示例性目的的，并且所要求保護(hù)的發(fā)明不局限于此。AACMM100可以具有通過(guò)軸承筒耦接在一起的任意數(shù)量的臂段(并且因此，具有多于或少于六個(gè)或七個(gè)軸線(xiàn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)或自由度)。
[0027]探針118被可拆卸地安裝在測(cè)量探針殼體102上，殼體102被連接到軸承筒組112。手柄126可以例如通過(guò)快速連接接口相對(duì)于測(cè)量探針殼體102進(jìn)行拆卸。如后面更詳細(xì)討論的，手柄126可以由被配置成提供對(duì)對(duì)象的非接觸式距離測(cè)量的另一設(shè)備來(lái)替代，從而提供以下優(yōu)點(diǎn):使操作員能夠使用相同的AACMM100進(jìn)行接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量?jī)烧?。在示例性?shí)施方式中，探針118是接觸式測(cè)量設(shè)備并且是可拆卸的。探針118可以具有與待測(cè)對(duì)象物理接觸的不同的頂端118，頂端118包括但不限于:球形的、觸摸感應(yīng)的、彎曲并且延伸型探針。在另外的實(shí)施方式中，例如，通過(guò)諸如干涉儀或絕對(duì)測(cè)距(ADM)設(shè)備等非接觸式設(shè)備來(lái)執(zhí)行測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用快速連接接口將手柄126替換為編碼結(jié)構(gòu)光掃描設(shè)備。其他類(lèi)型的測(cè)量設(shè)備可以代替可拆卸手柄126來(lái)提供額外的功能。例如，這種測(cè)量設(shè)備的示例包括但不限于，一個(gè)或更多個(gè)照明燈、溫度傳感器、熱掃描儀、條形碼掃描儀、投影儀、噴漆器、照相機(jī)等。
[0028]如圖1A和圖1B所示，AACMM100包括可拆卸手柄126，可拆卸手柄126提供以下優(yōu)點(diǎn):使附件或功能能夠被改變，而不需從軸承筒組112拆卸測(cè)量探針殼體102。如后面關(guān)于圖2更加詳細(xì)討論的，可拆卸的手柄126還可以包括電連接器，電連接器實(shí)現(xiàn)與手柄126的電力和數(shù)據(jù)交換并且使對(duì)應(yīng)的電子裝置位于探針端401中。
[0029]在各種實(shí)施方式中，軸承筒組110、軸承筒組112、軸承筒組114中的每個(gè)軸承筒組使AACMM100的臂部104能夠關(guān)于旋轉(zhuǎn)的多個(gè)軸線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。如上所述，例如，軸承筒組110、軸承筒組112、軸承筒組114中的每個(gè)軸承筒組包括諸如光學(xué)角編碼器等對(duì)應(yīng)的編碼器系統(tǒng)，例如，編碼器系統(tǒng)分別與例如臂段106、臂段108的對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)同軸布置。例如，正如后面更詳細(xì)描述的，光學(xué)編碼器系統(tǒng)對(duì)例如臂段106、臂段108中的每個(gè)臂段關(guān)于對(duì)應(yīng)的軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)(回轉(zhuǎn))或橫向(鉸鏈)移動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，并且將信號(hào)發(fā)送給AACMM100內(nèi)的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。每個(gè)單獨(dú)的原始編碼器計(jì)數(shù)作為信號(hào)被分別發(fā)送給電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，信號(hào)被進(jìn)一步處理成測(cè)量數(shù)據(jù)。如在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利N0.5，402，582 ( ‘582)所公開(kāi)的，不需要從AACMM100本身分離出位置計(jì)算器(例如，串行盒)。
[0030]基部116可以包括附接設(shè)備或安裝設(shè)備120。例如，安裝設(shè)備120使得AACMM100能夠可拆卸地安裝到所需位置處，諸如望診表、機(jī)加工中心、墻壁或地板上。在一個(gè)實(shí)施方式中，基部116包括手柄部122,手柄部122在AACMM100被移動(dòng)時(shí)給操作者提供方便的位置以保持基部116。在一個(gè)實(shí)施方式中，基部116還包括可移動(dòng)的蓋部124，蓋部124向下折疊以展示出諸如顯示屏幕等用戶(hù)接口。
[0031]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，便攜式AACMM100的基部116包含或容置具有電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的電子電路，該電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括兩個(gè)主要部件:對(duì)來(lái)自AACMM100內(nèi)的各種編碼器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及表示另一臂參數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以支持三維(3D)位置計(jì)算的基部處理系統(tǒng)；和包括車(chē)載操作系統(tǒng)、觸摸屏顯示器以及常駐應(yīng)用軟件的用戶(hù)接口處理系統(tǒng)。該常駐應(yīng)用軟件允許在AACMM100內(nèi)實(shí)現(xiàn)相對(duì)完整的計(jì)量功能而無(wú)需連接到外部計(jì)算機(jī)。
[0032]基部116中的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以與編碼器系統(tǒng)、傳感器以及遠(yuǎn)離基部116布置的其他外圍硬件(例如，可以安裝至AACMM100上的可拆卸手柄126的非接觸式測(cè)距設(shè)備)進(jìn)行通信。支撐這些外圍硬件設(shè)備或特征的電子裝置可以位于便攜式AACMM100內(nèi)的軸承筒組110、軸承筒組112、軸承筒組114中的每個(gè)軸承筒組中。
[0033]圖2是根據(jù)實(shí)施方式的在AACMM100中所使用的電子裝置的框圖。圖2A所示的實(shí)施方式包括電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210包括用于實(shí)現(xiàn)基部處理系統(tǒng)的基部處理器板204、用戶(hù)接口板202、用于提供電力的基部電源板206、藍(lán)牙模塊232以及基部?jī)A斜(tilt)板208。用戶(hù)接口板202包括用于執(zhí)行應(yīng)用軟件以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)接口、顯示以及文中所描述的其他功能的計(jì)算機(jī)處理器。
[0034]如圖2A所示，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)臂總線(xiàn)218與前述的多個(gè)編碼器系統(tǒng)進(jìn)行通信。在如圖2B和圖2C所示的實(shí)施方式中，每個(gè)編碼器系統(tǒng)產(chǎn)生編碼器數(shù)據(jù)并且包括:編碼器臂總線(xiàn)接口 214、編碼器數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 216、編碼器讀取頭接口 234以及溫度傳感器212。諸如應(yīng)變傳感器等其他設(shè)備可以附接至臂總線(xiàn)218。
[0035]同樣地如圖2D所示的是與臂總線(xiàn)218進(jìn)行通信的探針端電子裝置230。探針端電子裝置230包括探針端DSP228、溫度傳感器212、經(jīng)由實(shí)施方式中的快速連接接口與手柄126或非接觸式測(cè)距設(shè)備242連接的手柄/設(shè)備接口總線(xiàn)240、以及探針接口 226?？焖龠B接接口允許通過(guò)手柄126訪(fǎng)問(wèn)由非接觸式測(cè)距設(shè)備242和其他附件所使用的數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制線(xiàn)和電源總線(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，探針端電子裝置230位于AACMM100上的測(cè)量探針殼體102中。在一個(gè)實(shí)施方式中，手柄126可以從快速連接接口拆卸并且可以通過(guò)經(jīng)由接口總線(xiàn)240與AACMM100的探針端電子裝置230進(jìn)行通信的非接觸式測(cè)距設(shè)備242來(lái)執(zhí)行測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210位于AACMM100的基部116中，探針端電子裝置230位于AACMM100的測(cè)量探針殼體102中，以及編碼器系統(tǒng)位于軸承筒組110、軸承筒組112、軸承筒組114中。探針接口 226可以通過(guò)任何合適的通信協(xié)議與探針端DSP228連接，通信協(xié)議包括來(lái)自MaximIntegratedProducts, Inc.(馬克西姆集成產(chǎn)品公司)的包含
1-wire⑧通信協(xié)議236的商業(yè)可用產(chǎn)品。
[0036]圖3A是描述根據(jù)實(shí)施方式的AACMM100的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210的詳細(xì)特征的框圖。在一個(gè)實(shí)施方式中，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210位于AACMM100的基部116中并且包括基部處理器板204、用戶(hù)接口板202、基部電源板206、藍(lán)牙模塊232以及基部?jī)A斜模塊208。
[0037]在圖3A所示的實(shí)施方式中，基部處理器板204包括圖3A中所示的各種功能塊。例如，基部處理器功能302用來(lái)支持對(duì)來(lái)自AACMM100的測(cè)量數(shù)據(jù)的收集并且經(jīng)由臂總線(xiàn)218和總線(xiàn)控制模塊功能308來(lái)接收原始臂數(shù)據(jù)(例如編碼器系統(tǒng)數(shù)據(jù))。存儲(chǔ)功能304對(duì)程序和靜態(tài)臂配置數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)?；刻幚砥靼?04還包括用于與諸如非接觸式測(cè)距設(shè)備242等任何外部硬件設(shè)備或附件進(jìn)行通信的外部硬件選擇端口功能310。實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC，realtime clock)和日志306、電池組接口(IF) 316以及診斷端口 318還包含在圖3所示的基部處理器板204的實(shí)施方式的功能中。
[0038]基部處理器板204還對(duì)與外部(主機(jī)計(jì)算機(jī))和內(nèi)部(顯示處理器202)設(shè)備的所有的有線(xiàn)數(shù)據(jù)通信和無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信進(jìn)行管理?；刻幚砥靼?04具有經(jīng)由以太網(wǎng)功能320 (例如，使用諸如電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE) 1588等時(shí)鐘同步化標(biāo)準(zhǔn))與以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的能力、經(jīng)由LAN功能322與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)進(jìn)行通信的能力、以及經(jīng)由并行至串行通信(PSC)功能314與藍(lán)牙模塊232進(jìn)行通信的能力?；刻幚砥靼?04還包括到通用串行總線(xiàn)(USB)設(shè)備312的連接。
[0039]諸如前述的‘582專(zhuān)利的串行盒中所公開(kāi)的那樣，基部處理器板204發(fā)送并收集原始測(cè)量數(shù)據(jù)(例如編碼器系統(tǒng)計(jì)數(shù)、溫度讀數(shù))用于將原始測(cè)量數(shù)據(jù)處理成測(cè)量數(shù)據(jù)，而不需要任何預(yù)處理?；刻幚砥?04經(jīng)由RS485接口(IF) 326將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶(hù)接口板202上的顯示處理器328。在一個(gè)實(shí)施方式中，基部處理器204還將原始測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至外部計(jì)算機(jī)。
[0040]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3B中所示的用戶(hù)接口板202，由基部處理器接收的角度和位置數(shù)據(jù)被在顯示處理器328上執(zhí)行的應(yīng)用程序利用以在AACMM100內(nèi)提供自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。應(yīng)用程序可以在顯示處理器328上執(zhí)行以支持下述功能，該功能包括但不限于:測(cè)量特征、引導(dǎo)和培訓(xùn)圖形、遠(yuǎn)程診斷、溫度校正、各種操作特征的控制、連接至各種網(wǎng)絡(luò)以及測(cè)量對(duì)象的顯示。連同顯示處理器328和液晶顯示器(IXD) 338 (例如，觸摸屏IXD)用戶(hù)接口一起，用戶(hù)接口板202包括包含有安全數(shù)字(SD)卡接口 330、存儲(chǔ)器332、USB主機(jī)接口 334、診斷端口 336、照相機(jī)端口 340、音頻/視頻接口 342、撥號(hào)/賽爾(cell)調(diào)制解調(diào)器344以及全球定位系統(tǒng)(GPS)端口 346的多個(gè)接口選項(xiàng)。
[0041]圖3A中所示的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210還包括具有用于記錄環(huán)境數(shù)據(jù)的環(huán)境記錄器362的基部電源板206。基部電源板206還使用AC/DC轉(zhuǎn)換器358和電池充電器控制器360給電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210提供電力。基部電源板206使用集成電路間(I2C)串行單端總線(xiàn)354以及經(jīng)由DMA串行外圍接口(DSPI) 357與基部處理器板204進(jìn)行通信?；侩娫窗?06經(jīng)由在基部電源板206中實(shí)現(xiàn)的輸入/輸出(I/O)擴(kuò)展功能364連接到傾斜傳感器和射頻識(shí)別(RFID)模塊208。
[0042]雖然示出了單獨(dú)的部件，但在其他實(shí)施方式中，所有部件或部件的子組可以物理上位于不同的位置和/或以與圖3中所示的方式不同的方式進(jìn)行功能性組合。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，基部處理器板204和用戶(hù)接口板202被組合成一個(gè)物理板。
[0043]現(xiàn)在參照?qǐng)D4至圖9，示出了具有帶有快速連接的機(jī)械和電氣接口的測(cè)量探針殼體102的探針端401的示例性實(shí)施方式，所述快速連接的機(jī)械和電氣接口使可拆卸和可互換的設(shè)備400能夠與AACMM100耦接。在示例性實(shí)施方式中，設(shè)備400包括外殼402，例如，夕卜殼402包括尺寸和形狀被設(shè)置成可以握在操作者的手中的手柄部404，諸如手槍握把。外殼402是具有腔406 (圖9)的薄壁結(jié)構(gòu)。腔406的尺寸被設(shè)置并且被配置成容納控制器408。例如，控制器408可以是具有微處理器的數(shù)字電路，或模擬電路。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器408與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210(圖2和圖3)進(jìn)行異步雙向通信?？刂破?08與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210之間的通信連接可以是有線(xiàn)的(例如，經(jīng)由控制器420)或者可以是直接或間接無(wú)線(xiàn)連接(例如藍(lán)牙或IEEE802.11)或者是有線(xiàn)連接和無(wú)線(xiàn)連接的組合。例如，在示例性實(shí)施方式中，外殼402諸如由注射模制的塑料材料形成為兩個(gè)半部410和412。例如，半部410、半部412可以通過(guò)諸如螺釘414等緊固件固定在一起。在其他實(shí)施方式中，外殼的半部410、半部412可以通過(guò)例如粘合劑或超聲波焊接固定在一起。
[0044]手柄部404還包括可由操作者手動(dòng)激活的按鈕或致動(dòng)器416,418。致動(dòng)器416和致動(dòng)器418被耦接至將信號(hào)傳送給探針殼體102內(nèi)的控制器420的控制器408。在示例性實(shí)施方式中，致動(dòng)器416和致動(dòng)器418執(zhí)行位于設(shè)備400對(duì)面的探針殼體102上的致動(dòng)器422和致動(dòng)器424的功能。應(yīng)理解，設(shè)備400可以具有額外的開(kāi)關(guān)、按鈕或其他致動(dòng)器，額外的開(kāi)關(guān)、按鈕或其他致動(dòng)器也可用于控制設(shè)備400、AACMM100，或者控制設(shè)備400、AACMM100可以用于控制額外的開(kāi)關(guān)、按鈕或其他致動(dòng)器。此外，例如，設(shè)備400可以包括諸如發(fā)光二極管(LED)、聲音發(fā)生器、儀表、顯示器或計(jì)量器等指示器。在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備400可以包括允許口頭說(shuō)明與測(cè)量點(diǎn)同步化的數(shù)字語(yǔ)音記錄器。在又一實(shí)施方式中，設(shè)備400包括使操作者能夠?qū)⒄Z(yǔ)音激活命令傳送給電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210的麥克風(fēng)。
[0045]在一個(gè)實(shí)施方式中，手柄部404可以被配置成由操作者的手或特定的手(例如左手或右手)使用。手柄部404還可以被配置成利于有殘疾的操作者(例如缺失手指的操作者或具有假臂的操作者)使用。另外，手柄部404可以被拆卸，并且當(dāng)間隙有限時(shí)，探針殼體102可以獨(dú)立使用。如上所述，探針端401還可以包括針對(duì)AACMM100的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的柱。
[0046]探針端401包括具有與探針殼體102上的第二連接器428協(xié)作的設(shè)備400上的第一連接器429(圖8)的機(jī)械和電氣接口 426。連接器428和連接器429可以包括允許將設(shè)備400耦接至探針殼體102的電氣和機(jī)械特征。在一個(gè)實(shí)施方式中，接口 426包括其上具有機(jī)械耦接器432和電連接器434的第一表面430。外殼402還包括與第一表面430相鄰并且從第一表面430偏離的第二表面436。在不例性實(shí)施方式中，第二表面436是從第一表面430偏移約0.5英寸的距離的平面。當(dāng)操作者擰緊或松開(kāi)諸如套環(huán)438等緊固件時(shí)，這個(gè)偏移為操作者的手指提供了間隙。接口 426提供了在設(shè)備400與探針殼體102之間的相對(duì)快速且安全的電連接而不需要使連接器插腳對(duì)準(zhǔn)，并且不需要獨(dú)立的電纜或連接器。
[0047]電連接器434從第一表面430延伸并且包括一個(gè)或更多個(gè)連接器插腳440，例如，一個(gè)或更多個(gè)連接器插腳440諸如經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)臂總線(xiàn)218以異步雙向通信的方式與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210(圖2和圖3)電耦接。雙向通信連接可以是有線(xiàn)的(例如經(jīng)由臂總線(xiàn)218)、無(wú)線(xiàn)的(例如藍(lán)牙或IEEE802.11)、或有線(xiàn)連接和無(wú)線(xiàn)連接的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，電連接器434電耦接至控制器420。例如，控制器420可以諸如經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)臂總線(xiàn)218與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210進(jìn)行異步雙向通信。電連接器434被定位成為電子探針殼體102上的電連接器442提供相對(duì)快速且安全的電連接。當(dāng)將設(shè)備400附接至探針殼體102時(shí)，電連接器434和電連接器442相互連接。電連接器434和電連接器442可以分別包括金屬包裹的連接器殼體，金屬包裹的連接器殼體提供電磁干擾屏蔽，同時(shí)保護(hù)連接器插腳并且在將設(shè)備400附接至探針殼體102的過(guò)程期間協(xié)助插腳對(duì)準(zhǔn)。
[0048]機(jī)械耦接器432提供在設(shè)備400與探針殼體102之間的相對(duì)剛性的機(jī)械耦接以支持相對(duì)精確的應(yīng)用程序，其中AACMM100的臂部104的端部上的設(shè)備400的位置優(yōu)選地沒(méi)有偏移或移動(dòng)。任何這樣的移動(dòng)通?？赡芤鸩黄谕臏y(cè)量結(jié)果精度的退化。利用本發(fā)明實(shí)施方式中的快速連接的機(jī)械和電子接口的機(jī)械附接配置部分的各種結(jié)構(gòu)特征可以實(shí)現(xiàn)這些期望的結(jié)果。
[0049]在一個(gè)實(shí)施方式中，機(jī)械耦接器432包括位于一端448 (設(shè)備400的前緣或“前面”)上的第一突出部444。第一突出部444可以包括鍵控的、有凹口的或有坡度的接口，其形成從第一突出部444延伸的唇緣446。將唇緣446的尺寸設(shè)置成適于被容納在由從探針殼體102延伸的突出部452限定的槽450中(圖8)。應(yīng)理解，第一突出部444和槽450連同套環(huán)438形成耦接器裝置，以便在唇緣446位于槽450內(nèi)的情況下，槽450可以用來(lái)限制在設(shè)備400被附接到探針殼體102時(shí)設(shè)備400的縱向和橫向移動(dòng)兩者。正如將在下面更詳細(xì)描述的，套環(huán)438的旋轉(zhuǎn)可以用于將唇緣446固定在槽450內(nèi)。
[0050]與第一突出部444相對(duì)，機(jī)械耦接器432可以包括第二突出部454。第二突出部454可以具有鍵控的，有凹口的唇緣或有坡度的接口表面456 (圖5)。例如，第二突出部454被定位以接合與探針殼體102相關(guān)聯(lián)的緊固件，諸如套環(huán)438。正如將在下面更詳細(xì)討論的，機(jī)械耦接器432包括從表面430突出的凸起表面，表面430與電連接器434相鄰或布置在電連接器434附近，這給接口 426提供一個(gè)樞軸點(diǎn)(圖7和圖8)。這用作當(dāng)設(shè)備400附接到探針殼體102時(shí)在設(shè)備400與探針殼體102之間的三個(gè)機(jī)械接觸點(diǎn)中的第三個(gè)機(jī)械接觸點(diǎn)。
[0051]探針殼體102包括共軸地布置在一端上的套環(huán)438。套環(huán)438包括在第一位置(圖5)和第二位置(圖7)之間可移動(dòng)的螺紋部。通過(guò)旋轉(zhuǎn)套環(huán)438，套環(huán)438可用于對(duì)設(shè)備400進(jìn)行固定或拆卸而不需要外部工具。套環(huán)438的旋轉(zhuǎn)使套環(huán)438沿相對(duì)粗糙的、方螺紋的圓柱體474移動(dòng)。使用這種相對(duì)大尺寸、方螺紋且波狀(contoured)的表面可以以最小的轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)明顯的夾緊力。圓柱體474的螺紋的大螺距還使套環(huán)438能夠以最小的旋轉(zhuǎn)來(lái)被擰緊或松開(kāi)。
[0052]為了將設(shè)備400耦接至探針殼體102，唇緣446被插入到槽450中并且設(shè)備樞轉(zhuǎn)以便如箭頭464所指示的使第二突出部454朝表面458旋轉(zhuǎn)(圖5)。套環(huán)438進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使套環(huán)438沿箭頭462所示的方向移動(dòng)或平移成，從而與表面456接合。套環(huán)438抵靠有角度的表面456的移動(dòng)驅(qū)使機(jī)械耦接器432抵靠凸起表面460。這有助于克服接口表面上的外來(lái)對(duì)象或接口的變形的潛在問(wèn)題，這些潛在問(wèn)題會(huì)影響設(shè)備400到探針殼體102的剛性安置。由第二突出部454上的套環(huán)438施加的力使得機(jī)械耦接器432向前移動(dòng)以將唇緣446按壓至探針殼體102的基座上。當(dāng)繼續(xù)擰緊套環(huán)438時(shí)，使第二突出部454向上壓向探針殼體102，從而在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)上施加壓力。這提供了一種蹺蹺板類(lèi)型的裝置，給第二突出部454、唇緣446和中心樞轉(zhuǎn)點(diǎn)施加壓力以減少或消除設(shè)備400的移動(dòng)或搖擺。樞轉(zhuǎn)點(diǎn)直接壓靠到探針殼體102的底部，同時(shí)唇緣446在探針殼體102的端部上施加向下的力。圖5包括箭頭462和箭頭464以示出設(shè)備400和套環(huán)438的移動(dòng)方向。圖7包括箭頭466、箭頭468和箭頭470以示出當(dāng)套環(huán)438被擰緊時(shí)接口 426內(nèi)施加壓力的方向。應(yīng)了解，設(shè)備400的表面436的偏移距離提供了在套環(huán)438與表面436之間的間隙472 (圖6)。間隙472使操作者能夠在套環(huán)438上獲得更牢固的夾持，同時(shí)降低隨著套環(huán)438的旋轉(zhuǎn)而夾痛手指的危險(xiǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，探針殼體102具有足夠的硬度以減少或防止當(dāng)套環(huán)438被擰緊時(shí)探針殼體102變形。
[0053]接口 426的實(shí)施方式允許使機(jī)械耦接器432和電連接器434恰當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)并且還保護(hù)電子裝置接口免受由于套環(huán)438、唇緣446和表面456的夾緊作用而可能出現(xiàn)的被施加應(yīng)力。這有利于減少或消除對(duì)于安裝有可能具有焊接端子的電連接器434和電連接器442的電路板476的應(yīng)力損傷。另外，實(shí)施方式提供了優(yōu)于已知方法的以下優(yōu)點(diǎn):用戶(hù)不需要使用工具來(lái)使設(shè)備400連接至探針殼體102或從探針殼體102拆開(kāi)設(shè)備400。這使得操作者能夠相對(duì)容易地手動(dòng)地使設(shè)備400與探針殼體102連接并且從探針殼體102拆開(kāi)設(shè)備400。
[0054]由于相對(duì)大量的可能與接口 426的屏蔽電連接，所以相對(duì)大量的功能可以在AACMM100與設(shè)備400之間共享。例如，開(kāi)關(guān)、按鈕或位于AACMM100上的其他致動(dòng)器可以用來(lái)控制設(shè)備400，或設(shè)備400可以用于控制開(kāi)關(guān)、按鈕或位于AACMM100上的其他致動(dòng)器。此夕卜，命令和數(shù)據(jù)可以從電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210傳送到設(shè)備400。在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備400是對(duì)要存儲(chǔ)在基部處理器204的存儲(chǔ)器中或顯示在顯示器328上的記錄圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)恼障鄼C(jī)。在另一實(shí)施方式中，設(shè)備400是從電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210接收數(shù)據(jù)的圖像投影儀。另外，位于AACMM100或設(shè)備400中的溫度傳感器可以由其他設(shè)備共享。應(yīng)理解，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了以下優(yōu)點(diǎn):提供了使各種各樣的附件設(shè)備400能夠快速、容易且可靠地耦接至AACMM100的柔性接口。此外，AACMM100與設(shè)備400之間的共享功能的能力可以通過(guò)消除重復(fù)性來(lái)實(shí)現(xiàn)減小AACMM100的尺寸、功耗和復(fù)雜性。
[0055]在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器408可以改變AACMM100的探針端401的操作或功能。例如，與單獨(dú)使用探針殼體102本身相反的，當(dāng)設(shè)備400附接至探針殼體102時(shí)，控制器408可以改變探針殼體102上的指示燈以發(fā)出不同顏色的光、不同強(qiáng)度的光，或者在不同時(shí)間接通/關(guān)斷。在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備400包括對(duì)距對(duì)象的距離進(jìn)行測(cè)量的測(cè)距傳感器(未示出)。在本實(shí)施方式中，控制器408可以使探針殼體102上的指示燈變化以為操作者提供對(duì)象距離探針尖端118有多遠(yuǎn)的指示。在另一實(shí)施方式中，控制器408可以基于由編碼結(jié)構(gòu)光掃描儀設(shè)備獲取的圖像質(zhì)量來(lái)使指示燈的顏色發(fā)生變化。這樣就有利于簡(jiǎn)化控制器420的需求，并且通過(guò)增加附件設(shè)備來(lái)允許改善或增強(qiáng)功能性。
[0056]參照?qǐng)D10至圖14，示出了允許對(duì)對(duì)象進(jìn)行非接觸式測(cè)量的設(shè)備500。在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備500經(jīng)由耦接器機(jī)構(gòu)和接口 426可拆卸地耦接至探針端401。在另一實(shí)施方式中，設(shè)備500被整體地連接至探針端401。正如下文將更詳細(xì)描述的，設(shè)備500可以是干涉儀(圖11)、絕對(duì)測(cè)距(ADM)設(shè)備(圖12)、聚焦儀(圖13和圖14)或另一類(lèi)型的非接觸式測(cè)距設(shè)備。
[0057]設(shè)備500還包括具有手柄部510的外殼501。在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備500還可以包括在一端上的接口 426，該接口 426如上所述將設(shè)備500機(jī)械且電學(xué)地耦接至探針殼體102。接口 426提供以下優(yōu)點(diǎn):使設(shè)備500能夠快速且容易地耦接至AACMM100以及從AACMM100拆卸而不需要額外的工具。在其他實(shí)施方式中，設(shè)備500可以集成到探針殼體102中。
[0058]例如，設(shè)備500包括電磁福射發(fā)射器,諸如發(fā)出如激光或白光的相干光或非相干光的光源502。來(lái)自光源502的光離開(kāi)設(shè)備500并朝向待測(cè)對(duì)象引導(dǎo)。設(shè)備500可以包括光學(xué)組件504和光學(xué)接收器506。光學(xué)組件504可以包括一個(gè)或更多個(gè)透鏡、分束器、二色鏡、四分之一波片、偏振光學(xué)器件等。例如，光學(xué)組件504對(duì)由光源發(fā)出的光進(jìn)行分束并且將部分光引向?qū)ο螅绾笙蚍瓷淦?，以及將部分光引向光學(xué)接收器506。光學(xué)接收器506被配置成接收來(lái)自光學(xué)組件504的重定向光和反射光并且將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光源502和光學(xué)接收器506 二者都耦接至控制器508?？刂破?08可以包括一個(gè)或更多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器和信號(hào)調(diào)節(jié)電路。
[0059]此外，應(yīng)了解，設(shè)備500基本上相對(duì)于探針尖端118被固定，以使得手柄部510上的力不影響設(shè)備500相對(duì)于探針頂端118的對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備500可以具有使操作者能夠在從設(shè)備500獲取數(shù)據(jù)與從探針頂端118獲取數(shù)據(jù)之間進(jìn)行切換的額外致動(dòng)器(未不出)。
[0060]設(shè)備500還可以包括致動(dòng)器512和致動(dòng)器514，致動(dòng)器512和致動(dòng)器514可以由操作者手動(dòng)激活來(lái)對(duì)由設(shè)備500捕捉的數(shù)據(jù)和操作進(jìn)行初始化。在一個(gè)實(shí)施方式中，確定距對(duì)象的距離的光學(xué)處理由控制器508執(zhí)行并且距離數(shù)據(jù)經(jīng)由總線(xiàn)240被發(fā)送到電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210。在另一實(shí)施方式中，光學(xué)數(shù)據(jù)被發(fā)送到電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210并且距對(duì)象的距離由電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210來(lái)確定。應(yīng)理解，由于設(shè)備500耦接至AACMM100，所以電子處理系統(tǒng)210可以(經(jīng)由來(lái)自編碼器的信號(hào))確定設(shè)備500的位置和方向，設(shè)備500當(dāng)與距離測(cè)量相結(jié)合時(shí)允許確定對(duì)象相對(duì)于AACMM的X、Y、Z坐標(biāo)。
[0061]在一個(gè)實(shí)施方式中，圖11中所示的設(shè)備500是干涉儀。例如，干涉儀是將諸如激光等相干光束發(fā)送到對(duì)象的點(diǎn)的一種測(cè)距儀。在示例性實(shí)施方式中，例如，對(duì)象是外部后向反射器516。干涉儀將返回的光與參考光束進(jìn)行組合以測(cè)量對(duì)象的距離的變化。通過(guò)將后向反射器516布置在距離D已知的初始位置處，當(dāng)后向反射器516被移動(dòng)到一個(gè)新的位置時(shí)，距離D’可以被確定。對(duì)于普通干涉儀或增量干涉儀而言，由于針對(duì)對(duì)象點(diǎn)相對(duì)于測(cè)距儀的運(yùn)動(dòng)的每個(gè)半波長(zhǎng)，光的干涉圖案重復(fù)，所以通過(guò)計(jì)算半波長(zhǎng)來(lái)確定距離。后向反射器516可以是球形安裝的后向反射器，球形安裝的后向反射器包括其中嵌入有立方隅角后向反射器的金屬球體。立方隅角后向反射器包括在公共頂點(diǎn)會(huì)合的三個(gè)垂直的鏡子。在一個(gè)實(shí)施方式中，頂點(diǎn)位于金屬球的中心。通過(guò)使球體保持與對(duì)象接觸，距對(duì)象表面點(diǎn)的距離就可以通過(guò)干涉儀來(lái)測(cè)量。后向反射器516也可以是以平行于出射光將光發(fā)送回的任何其他類(lèi)型的設(shè)備。
[0062]在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備500是增量干涉儀。增量干涉儀的測(cè)量距離D可以使用下式計(jì)算:D = a+(n+p)*(lambda/2)*c/n，其中“a”是常數(shù)，“η”是目標(biāo)的移動(dòng)中發(fā)生的計(jì)數(shù)的整數(shù)數(shù)目，“P”是周期的小數(shù)部分(與O度至360度的相位角對(duì)應(yīng)的O至I的數(shù)字)，“l(fā)ambda”是真空中光的波長(zhǎng)，“c”是真空中的光速，以及“η”是光524穿過(guò)的空氣度、氣壓和濕度下光524的波長(zhǎng)在空氣中的折射率。折射率被限定為真空中的光速除以本地介質(zhì)(在本示例中為空氣)中的光速，因此可以得出所計(jì)算的距離D取決于空氣中的光速“c/n”。在一個(gè)實(shí)施方式中，來(lái)自光源502的光518穿過(guò)干涉儀光學(xué)器件504，行進(jìn)到遠(yuǎn)程后向反射器516，在返回路徑中穿過(guò)干涉儀光學(xué)器件504，并且進(jìn)入光學(xué)接收器。光學(xué)接收器附接至相位插值器。光學(xué)接收器和相位插值器一起包括光學(xué)器件和電子裝置以對(duì)返回光的相位進(jìn)行解碼并且記錄半波長(zhǎng)計(jì)數(shù)的數(shù)目。相位插值器內(nèi)的電子裝置或者關(guān)節(jié)臂100內(nèi)或外部計(jì)算機(jī)中的其他地方的電子裝置確定后向反射器516移動(dòng)的增量距離。圖11中的后向反射器516行進(jìn)的增量距離是D’?D。在任何給定時(shí)間處的D’可以通過(guò)首先在參考位置處找到后向反射器的位置來(lái)確定，例如這可以為距離關(guān)節(jié)臂CMM上的參考點(diǎn)的距離D。例如，如果后向反射器在球形安裝的后向反射器(SMR)內(nèi)，則可以首先通過(guò)將后向反射器516定位在參考位置處來(lái)找到距離D’，例如這可以是被配置成保持SMR的磁巢(magnetic nest)。此后，只要光束在光源502與后向反射器516之間沒(méi)有中斷，就可以通過(guò)使參考距離作為上述方程中的“a”值來(lái)確定總距離D’。例如，可以通過(guò)用保持在不同方向的掃描儀對(duì)參考球體進(jìn)行測(cè)量來(lái)確定參考距離。通過(guò)自洽求解參考球體的坐標(biāo)，可以確定參考距離。
[0063]圖11不出了平行于返回光束524B但與返回光束524B偏離行進(jìn)的所發(fā)出的出射光束524。在一些情況下，可以?xún)?yōu)選的是使光返回至其自身上，以使得光524和光524B沿著相同的路徑但以相反的方向行進(jìn)。在這種情況下，重要的是使用隔離方法來(lái)阻止反射光進(jìn)入光源520并且使光源520不穩(wěn)定，一種將激光與返回光隔離的方法是將法拉第(Faraday)隔離器放置在光源502與返回光524B之間的光學(xué)路徑中。
[0064]在增量干涉儀的一個(gè)實(shí)施方式中，干涉儀是零差類(lèi)型的設(shè)備，以使得光源502是在單一頻率上工作的激光器。在其他實(shí)施方式中，設(shè)備可以是外差類(lèi)型的設(shè)備，并且激光器在至少兩個(gè)頻率上工作以產(chǎn)生偏振和正交的兩個(gè)交疊光束。光源502發(fā)出被引導(dǎo)至分束設(shè)備520的光518。此處,光的第一部分522被反射并且被傳送到光學(xué)接收器506。第一部分522從至少一個(gè)鏡子523被反射以將第一部分引導(dǎo)至光學(xué)接收器506。在示例性實(shí)施方式中，第一部分522從多個(gè)鏡子523和分束器520被反射。這個(gè)第一部分522是用于與返回的光或反射的光進(jìn)行比較的參考光束。
[0065]光的第二部分524被傳送通過(guò)分束設(shè)備520并且被引導(dǎo)向后向反射器516。應(yīng)了解，例如，光學(xué)組件504還可以包括其他光學(xué)部件，例如但不限于透鏡、四分之一波片、濾光片等(未不出)。光的第二部分524行進(jìn)到后向反射器516,后向反射器516將第二部分524沿著平行于出射光的路徑527反射回設(shè)備500。反射光通過(guò)光學(xué)組件被接收回，其中反射光通過(guò)分束設(shè)備520被發(fā)送到光學(xué)接收器506。在示例性實(shí)施方式中，當(dāng)返回光通過(guò)分束設(shè)備520被傳送時(shí)，返回光加入到與光的第一部分522共同的光路徑中并到達(dá)光學(xué)接收器502。應(yīng)了解，例如，光學(xué)組件504還可以包括另外的光學(xué)部件(未示出)，諸如在分束設(shè)備520與光學(xué)接收器506之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)極化平面的光學(xué)器件。在這些實(shí)施方式中，光學(xué)接收器506可以包括實(shí)現(xiàn)功率歸一化功能的多個(gè)極化敏感接收器。
[0066]光學(xué)接收器506接收光的第一部分522和第二部分524兩者。由于兩個(gè)光部分522和光部分524分別具有不同的光路長(zhǎng)度，第二部分524在光學(xué)接收器506處與第一部分522比較時(shí)具有相移。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)設(shè)備500是零差干涉儀時(shí)，光學(xué)接收器506基于光的兩部分522、524的強(qiáng)度的變化而產(chǎn)生電信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方式中，例如，當(dāng)設(shè)備500是外差干涉儀時(shí)，接收器506可以使用諸如多普勒(Doppler)偏移信號(hào)等技術(shù)進(jìn)行相位或頻率測(cè)量。例如，在一些實(shí)施方式中，光學(xué)接收器506可以是將所接收的光傳遞到相位插值器508或頻譜分析儀的光纖傳感器。在又一些實(shí)施方式中，光學(xué)接收器506產(chǎn)生電信號(hào)并且將該信號(hào)傳送到相位插值器508。
[0067]在增量干涉儀中，需要(根據(jù)上文中所描述的方程)記錄計(jì)數(shù)的數(shù)量η的變化。對(duì)于光束被保持在后向反射器516上的情況,光學(xué)接收器506內(nèi)的光學(xué)器件和電子裝置可以用來(lái)記錄計(jì)數(shù)。在另一實(shí)施方式中，使用來(lái)自測(cè)距儀的光被直接發(fā)送到待測(cè)對(duì)象上的另一種類(lèi)型的測(cè)量。例如，對(duì)象可以是金屬并且可以漫射地對(duì)光進(jìn)行反射，以使得只有相對(duì)小部分的光返回到光學(xué)接收器。在本實(shí)施方式中，光直接返回至其自身上，以使得返回光與出射光基本上一致。因此，例如，可以需要提供一種諸如使用法拉第隔離器來(lái)減少反饋回光源502的光量的方法。
[0068]測(cè)量距漫射目標(biāo)的距離的一個(gè)困難是不能對(duì)條紋進(jìn)行計(jì)數(shù)。在后向反射器目標(biāo)516的情況下，已知的是光的相位隨著后向反射器移動(dòng)遠(yuǎn)離跟蹤器而連續(xù)變化。然而，例如，當(dāng)光經(jīng)過(guò)邊緣時(shí)，如果光束移動(dòng)到對(duì)象之上，則返回光的相位可以不連續(xù)地變化。在這種情況下，期望使用被稱(chēng)為絕對(duì)干涉儀的干涉儀類(lèi)型。例如，絕對(duì)干涉儀同時(shí)發(fā)出多個(gè)波長(zhǎng)的光，對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行配置以創(chuàng)建“合成波長(zhǎng)”，“合成波長(zhǎng)”可以是毫米量級(jí)的。絕對(duì)干涉儀具有與增量干涉儀相同的精度，只是絕對(duì)干涉儀沒(méi)必要針對(duì)移動(dòng)的每個(gè)半波長(zhǎng)對(duì)條紋進(jìn)行計(jì)數(shù)?？梢栽谂c一個(gè)合成波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)的任何地方進(jìn)行測(cè)量。
[0069]在一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)組件504可以包括控向(steering)鏡(未示出)，諸如使來(lái)自絕對(duì)干涉儀的光能夠從掃描儀被反射并且由掃描儀接收回來(lái)以在區(qū)域之上進(jìn)行快速測(cè)量的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)鏡。
[0070]在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備可以包括用于與絕對(duì)干涉儀協(xié)作的諸如照相機(jī)529等可選圖像獲取設(shè)備。照相機(jī)529包括透鏡和光敏陣列。透鏡被配置成對(duì)光敏陣列上的被照亮的對(duì)象點(diǎn)進(jìn)行成像。光敏陣列被配置成對(duì)由絕對(duì)干涉儀發(fā)出的光的波長(zhǎng)進(jìn)行響應(yīng)。通過(guò)觀察光敏陣列上的成像光的位置，可以確定對(duì)象點(diǎn)的模糊度范圍。例如，假設(shè)絕對(duì)干涉儀的模糊度范圍是1mm。然后，只要已知距目標(biāo)的距離在I毫米的范圍內(nèi)，則使用干涉儀來(lái)尋找距目標(biāo)的距離是沒(méi)有問(wèn)題的。然而，假設(shè)不知道距目標(biāo)的距離在I毫米的模糊度范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，尋找距目標(biāo)的距離在模糊度范圍內(nèi)的一種方法是將照相機(jī)529放置在光束的發(fā)出點(diǎn)附近。照相機(jī)在光敏陣列上形成散射光的圖像。成像光點(diǎn)的位置取決于距光學(xué)目標(biāo)的距離并且由此提供一種確定距目標(biāo)的距離在模糊度范圍內(nèi)的方法。[0071]在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)距設(shè)備在確定距對(duì)象的距離時(shí)使用相干光(例如激光)。在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備根據(jù)時(shí)間來(lái)改變激光的波長(zhǎng)，例如，設(shè)備根據(jù)時(shí)間來(lái)線(xiàn)性地改變激光的波長(zhǎng)。出射激光束中的一些激光束被發(fā)送到光學(xué)檢測(cè)器并且行進(jìn)到后向反射器的另一部分出射激光束也被發(fā)送到檢測(cè)器。光束在檢測(cè)器中被光學(xué)混合，并且電路對(duì)來(lái)自光學(xué)檢測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行評(píng)估以確定從測(cè)距儀到后向反射器目標(biāo)的距離。
[0072]在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備500是絕對(duì)測(cè)距儀(ADM)設(shè)備。ADM設(shè)備通常使用不相干光并且基于從測(cè)距儀行進(jìn)到目標(biāo)并且返回所需的時(shí)間來(lái)確定距對(duì)象的距離。盡管通常ADM設(shè)備的精度低于干涉儀的精度，但是ADM提供了以下優(yōu)點(diǎn):直接測(cè)量距對(duì)象的距離，而不是測(cè)量距對(duì)象的距離的變化。因此，不同于干涉儀，ADM不需要已知的初始位置。
[0073]一種ADM是脈沖飛行時(shí)間(TOF) ADM0利用脈沖TOF ADM,激光器發(fā)出光脈沖。一部分光被發(fā)送到對(duì)象，從對(duì)象散射，并且被將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光學(xué)檢測(cè)器拾取。另一部分光被直接發(fā)送給檢測(cè)器(或者單獨(dú)的檢測(cè)器)，其中該另一部分光被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在兩個(gè)電脈沖信號(hào)的前緣之間的時(shí)間dt被用來(lái)確定從測(cè)距儀到對(duì)象點(diǎn)的距離。距離D剛好是D = a+dt*c/ (2n)，其中a是常數(shù)，c是真空中的光速，而η是光在空氣中的折射率。
[0074]另一種ADM是基于相位的ADM?；谙辔坏腁DM是正弦調(diào)制直接施加給激光器以對(duì)所發(fā)出的激光束的光功率進(jìn)行調(diào)制的AMD。調(diào)制是按照正弦或矩形施加的。與被檢測(cè)的波形的基頻相關(guān)聯(lián)的相位被提取?；l是波形的主要頻率或最低頻率。通常，與基頻相關(guān)聯(lián)的相位通過(guò)以下方式被獲得:將光發(fā)送到光學(xué)檢測(cè)器以獲得電信號(hào)，對(duì)光進(jìn)行調(diào)節(jié)(這可以包括發(fā)送光使其經(jīng)過(guò)放大器、混頻器和濾波器)，使用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化樣本，以及然后使用計(jì)算方法來(lái)計(jì)算相位。
[0075]基于相位的ADM的測(cè)量距離D等于D = a+(n+p)*c/(2*f*n),其中“a”是常數(shù)，“n”和“p”是對(duì)象點(diǎn)的“模糊度范圍”的整數(shù)和小數(shù)部分，以及“f”是調(diào)制的頻率，“c”是真空中的光速，η是折射率。數(shù)量R = c/(2*f*n)是模糊度范圍。例如，如果調(diào)制頻率為f =3GHz，則根據(jù)公式可得模糊度范圍為約50nm。針對(duì)“D”的公式示出了所計(jì)算的距離取決于空氣中的光速“c/n”。正如在絕對(duì)干涉儀的情況下，想要確定的參數(shù)中的一個(gè)參數(shù)是在研究中的對(duì)象點(diǎn)的模糊度范圍。對(duì)于用于測(cè)量漫反射表面的坐標(biāo)的AACMM100，來(lái)自設(shè)備500的光束可以在幾毫秒的過(guò)程中被引導(dǎo)至相隔幾米的對(duì)象。如果模糊度范圍沒(méi)有被確定，則這種大的變化很可能會(huì)超過(guò)設(shè)備的模糊度范圍，并且因此使ADM不知道距對(duì)象點(diǎn)的距離。
[0076]在一個(gè)實(shí)施方式中，在多個(gè)頻率下對(duì)發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)制，以使得可以實(shí)時(shí)確定模糊度范圍。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，四個(gè)不同的調(diào)制頻率可以被同時(shí)施加到激光上。通過(guò)已知的采樣和提取過(guò)程，可以通過(guò)計(jì)算這四個(gè)頻率中的每個(gè)頻率的相位來(lái)確定距目標(biāo)的絕對(duì)距離。在其他實(shí)施方式中，可以使用少于四個(gè)的頻率?；谙辔坏腁DM可以用于近距范圍或遠(yuǎn)距范圍?？梢允褂闷渌?lèi)型的不相干測(cè)距儀的調(diào)制和處理方法。這種測(cè)距儀是本領(lǐng)域公知的并且因此不作進(jìn)一步討論。
[0077]在圖12所示的一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備500是ADM設(shè)備，該設(shè)備包括光源528、隔離器530、ADM電子裝置546、光纖網(wǎng)絡(luò)536、光纖發(fā)射器538以及可選的分束器540和位置檢測(cè)器542。例如，光源528可以是諸如紅色的激光二極管或紅外激光二極管等激光器。激光可以被發(fā)送通過(guò)隔離器530，例如，隔離器530可以是法拉第隔離器或衰減器。隔離器530可以在其輸入端口和輸出端口處進(jìn)行光纖耦接。ADM電子裝置532通過(guò)將射頻(RF)電信號(hào)施加給激光器的輸入端來(lái)對(duì)光源528進(jìn)行調(diào)制。在一個(gè)實(shí)施方式中，RF信號(hào)通過(guò)電纜532施加，電纜532在一個(gè)或更多個(gè)調(diào)制頻率下對(duì)由激光器發(fā)出的光的光功率進(jìn)行正弦調(diào)制。穿過(guò)隔離器的被調(diào)制光行進(jìn)到光纖網(wǎng)絡(luò)536。一些光行進(jìn)經(jīng)過(guò)光纖548到達(dá)ADM電子裝置546的參考信道。另一部分光行進(jìn)離開(kāi)設(shè)備500，從目標(biāo)516反射，并且返回到設(shè)備500。在一個(gè)實(shí)施方式中，目標(biāo)516是諸如漫反射材料(如鋁或鋼)的非協(xié)作目標(biāo)。例如，在另一個(gè)實(shí)施方式中，目標(biāo)516是例如使大部分光返回設(shè)備500的、諸如后向反射器目標(biāo)等協(xié)作目標(biāo)。進(jìn)入設(shè)備500的光反向穿過(guò)光纖發(fā)射器538和光纖網(wǎng)絡(luò)536并且通過(guò)纖維光纜550進(jìn)入ADM電子裝置546的測(cè)量信道。ADM電子裝置546包括光學(xué)檢測(cè)器，光學(xué)檢測(cè)器將從光纖548和光纖550接收的參考光信號(hào)和測(cè)量光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電參考信號(hào)和電測(cè)量信號(hào)。這些信號(hào)由電子裝置處理以確定距目標(biāo)的距離。
[0078]在一個(gè)實(shí)施方式中，來(lái)自設(shè)備500的光被發(fā)送到后向反射器而不是非協(xié)作(漫散射)目標(biāo)。在這種情況下，可以包括位置檢測(cè)器542以接收從分束器540反射離開(kāi)的少量的光。由位置檢測(cè)器542接收的信號(hào)可以由控制系統(tǒng)使用以使得來(lái)自設(shè)備500的光束追蹤移動(dòng)的后向反射器516。如果使用散射目標(biāo)而不是使用后向反射目標(biāo)，那么分束器540和位置檢測(cè)器542可以被省略。
[0079]在一個(gè)實(shí)施方式中，ADM設(shè)備500包含如共同所有的美國(guó)專(zhuān)利7，701, 559中所描述的配置。應(yīng)理解，干涉儀設(shè)備和ADM設(shè)備兩者至少部分基于空氣中的光速來(lái)確定距對(duì)象的距離。
[0080]另一種測(cè)距儀是基于聚焦方法的測(cè)距儀。聚焦測(cè)距儀的示例是彩色聚焦儀、對(duì)比度聚焦儀和陣列感測(cè)聚焦儀。對(duì)于使用彩色聚焦方法的設(shè)備，如圖13所示的設(shè)備，非相干的白光由光源552生成。由于光學(xué)組件中的透鏡554的色差，光基于光的波長(zhǎng)被聚焦到對(duì)象556上的“焦線(xiàn)”。因此，白光的不同波長(zhǎng)組分被聚焦到不同的距離處。使用分光計(jì)557，可以確定距對(duì)象556的距離。
[0081]圖14中所示的另一種聚焦測(cè)距儀是對(duì)比度聚焦設(shè)備。在本實(shí)施方式中，通過(guò)聚焦到最大對(duì)比度或圖像清晰度來(lái)確定距對(duì)象的距離。聚焦是通過(guò)沿對(duì)象560的軸線(xiàn)方向移動(dòng)照相機(jī)558而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)找到最大對(duì)比度的位置時(shí)，對(duì)象560以已知距離位于傳感器562的光軸線(xiàn)上。已知距離在校準(zhǔn)處理期間被預(yù)先確定。
[0082]在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)備500可以是陣列感測(cè)聚焦儀。在這種類(lèi)型的設(shè)備中，光源發(fā)送光通過(guò)透鏡和分束器。部分光到達(dá)對(duì)象，從分束器反射離開(kāi)，并且行進(jìn)到光敏陣列。如果被檢測(cè)的對(duì)象位于光點(diǎn)的焦點(diǎn)位置處，則光敏陣列上的光將非常小。因此，當(dāng)陣列上的點(diǎn)足夠小時(shí)，AACMM100可以用于捕獲3D坐標(biāo)。
[0083]在又一實(shí)施方式中，設(shè)備500可以是錐光全息設(shè)備。在這種設(shè)備中,對(duì)象的表面由激光點(diǎn)探測(cè)。激光被表面漫反射以形成點(diǎn)光源。從這個(gè)點(diǎn)散發(fā)的光錐被光學(xué)系統(tǒng)加寬。雙折射晶體被布置在兩個(gè)環(huán)形偏振器之間以將光分成普通光束和異常光束。在發(fā)射通過(guò)第二偏振鏡之后，兩個(gè)光束疊加以產(chǎn)生全息條紋圖案，該全息條紋圖案可以由諸如CXD照相機(jī)等光敏傳感器獲取。通過(guò)圖像處理根據(jù)干涉條紋來(lái)確定距對(duì)象的距離。
[0084]應(yīng)了解，盡管聚焦設(shè)備和錐光全息設(shè)備可以依賴(lài)于空氣中的光的折射率，但是對(duì)于這些設(shè)備來(lái)說(shuō)對(duì)距離的確定是與空氣中的光速無(wú)關(guān)的。
[0085]雖然已經(jīng)參照示例實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化以及可以用等同物替換本發(fā)明中的元件。另外，在不脫離本發(fā)明的基本范圍的前提下，可以做出多種修改以適于本發(fā)明的教導(dǎo)的特定情況或材料。因此，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的作為實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的特定實(shí)施方式，并且本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)的所有實(shí)施方式。此外，術(shù)語(yǔ)第一、第二等的使用不表示任何順序或重要性，術(shù)語(yǔ)第一、第二等用于區(qū)分一個(gè)元件與另一個(gè)元件。此外，術(shù)語(yǔ)一個(gè)(a)、一個(gè)(an)等的使用不表示對(duì)數(shù)量的限制，而是表示存在被引用項(xiàng)目中的至少之一。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量對(duì)象在空間中的坐標(biāo)的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(AACMM)，包括: 基部; 具有對(duì)置的第一端和第二端的可手動(dòng)定位的臂部，所述臂部旋轉(zhuǎn)地耦接至所述基部，所述臂部包括多個(gè)連接的臂段，每個(gè)臂段包括用于產(chǎn)生位置信號(hào)的至少一個(gè)位置檢測(cè)器；配置成從所述至少一個(gè)位置檢測(cè)器接收所述位置信號(hào)的電子電路； 耦接至所述第一端的探針端； 耦接至所述探針端的非接觸式測(cè)量設(shè)備，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備具有電磁輻射發(fā)射器，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備被配置成至少部分基于空氣中的光速來(lái)確定距對(duì)象的距離；以及 電耦接至所述電子電路的處理器，所述處理器被配置成響應(yīng)于從所述電子電路接收所述位置信號(hào)以及響應(yīng)于從所述非接觸式測(cè)量設(shè)備接收距所述對(duì)象的距離來(lái)確定所述對(duì)象上的點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AACMM，其中，所述非接觸式三維測(cè)量設(shè)備是絕對(duì)干涉儀設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AACMM，其中，所述絕對(duì)干涉儀包括與所述發(fā)射器相鄰的照相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AACMM，其中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備是基于相位的ADM設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AACMM，其中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備是脈沖飛行時(shí)間ADM設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AACMM，其中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備可拆卸地耦接至所述探針端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AACMM，其中，所述電磁輻射發(fā)射器是激光器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AACMM，還包括耦接至所述探針端的接觸式測(cè)量設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AACMM，其中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備可拆卸地耦接至所述探針端。
10.一種對(duì)用于測(cè)量對(duì)象在空間中的三維坐標(biāo)的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行操作的方法，包括: 設(shè)置具有對(duì)置的第一端和第二端的可手動(dòng)定位的臂部，所述臂部包括多個(gè)連接的臂段，每個(gè)臂段包括用于產(chǎn)生位置信號(hào)的至少一個(gè)位置檢測(cè)器； 在電子電路處從所述檢測(cè)器接收所述位置信號(hào)； 設(shè)置具有電耦接至所述電子電路的控制器的非接觸式測(cè)量設(shè)備，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備具有電磁福射發(fā)射器和傳感器； 將來(lái)自所述非接觸式測(cè)量設(shè)備的電磁輻射發(fā)射到所述對(duì)象； 使用所述傳感器接收被反射的電磁輻射； 根據(jù)由所述傳感器接收的被反射的電磁輻射來(lái)確定距所述對(duì)象的距離，其中，所述距離至少部分基于空氣中的光速以及基于所述電磁輻射從所述電磁輻射發(fā)射器行進(jìn)至所述對(duì)象并且返回至所述傳感器的時(shí)間；以及 至少部分基于從所述檢測(cè)器接收的位置信號(hào)以及基于所確定的距離來(lái)確定所述對(duì)象上的點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在設(shè)置非接觸式測(cè)量設(shè)備的步驟中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備是絕對(duì)干涉儀設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在設(shè)置非接觸式測(cè)量設(shè)備的步驟中，所述絕對(duì)干涉儀包括與所述發(fā)射器相鄰的照相機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在設(shè)置非接觸式測(cè)量設(shè)備的步驟中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備是基于相位的ADM設(shè)備。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在設(shè)置非接觸式測(cè)量設(shè)備的步驟中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備是脈沖飛行時(shí)間ADM設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在設(shè)置非接觸式測(cè)量設(shè)備的步驟中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備可拆卸地耦接至所述第一端。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 設(shè)置耦接至所述第一端的探針端；以及 將所述非接觸式測(cè)量設(shè)備可拆卸地耦接至所述探針端。
17.根據(jù)權(quán)利要求1 6所述的方法，其中: 在設(shè)置探針端的步驟中，所述探針端還包括緊固件和電耦接至所述電子電路的第一電連接器；以及 在設(shè)置非接觸式測(cè)量設(shè)備的步驟中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備還具有耦接器和電耦接至所述控制器的第二電連接器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括: 使用所述耦接器和所述緊固件將所述非接觸式測(cè)量設(shè)備以機(jī)械方式耦接至所述探針端；以及 將所述第一電連接器電耦接至所述第二電連接器。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在設(shè)置非接觸式測(cè)量設(shè)備的步驟中，所述電磁輻射發(fā)射器是激光器。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括:設(shè)置耦接至所述第一端的接觸式測(cè)量設(shè)備。
21.一種用于測(cè)量對(duì)象在空間中的三維坐標(biāo)的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(AACMM)，包括: 基部; 具有對(duì)置的第一端和第二端的可手動(dòng)定位的臂部，所述臂部旋轉(zhuǎn)地耦接至所述基部，所述臂部包括多個(gè)連接的臂段，每個(gè)臂段包括用于產(chǎn)生位置信號(hào)的至少一個(gè)位置檢測(cè)器； 從所述至少一個(gè)位置檢測(cè)器接收所述位置信號(hào)的電子電路； 布置在測(cè)量設(shè)備與所述第一端之間的探針端，所述探針端在一側(cè)上具有接口 ；以及 可拆卸地耦接至所述接口的非接觸式測(cè)量設(shè)備，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備具有光源和光學(xué)接收器，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備被配置成至少部分基于空氣中的光速以及基于來(lái)自所述光源的光從所述光源行進(jìn)至所述對(duì)象并且返回至所述光學(xué)接收器的時(shí)間來(lái)確定距所述對(duì)象上的點(diǎn)的距離；以及 電耦接至所述電子電路的處理器，所述處理器被配置成至少部分基于從所述檢測(cè)器接收的位置信號(hào)以及基于所確定的距離來(lái)確定所述對(duì)象上的點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的AACMM，其中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備是絕對(duì)干涉儀設(shè)備。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的AACMM，其中，所述絕對(duì)干涉儀包括與所述發(fā)射器相鄰的照相機(jī)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的AACMM，其中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備是基于相位的ADM設(shè)備。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的AACMM，其中，所述非接觸式測(cè)量設(shè)備是脈沖飛行時(shí)間ADM設(shè)備。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的AACMM，還包括耦接至所述探針端的接觸式探針。
【文檔編號(hào)】G01B5/008GK104040285SQ201380005188
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】羅伯特·E·布里奇斯, 克拉克·H·布里格斯, 約翰·M·霍費(fèi)爾 申請(qǐng)人:法羅技術(shù)股份有限公司